西安市幸福路跨陇海铁路总体方案研究

随着城市发展以及对中心区域的提质优化,那些在中心城区中存在的特别难以优化提升且制约因素较多的断头路,近些年来越来越引起相关职能部门及领导的重视。本文通过对交通瓶颈区域的建设空间进行调查,分析总结了通道限制因素,以提高区域交通效率、均衡路网流量、增强交通服务功能等为目标,通过系统性地对交通状况进行分析,优化立交节点方案,强化通道的可实施性,以期为今后类似通道项目设计提供技术参考。

考虑不同折返方式的城际铁路车站通过能力利用研究

城际铁路具有公交化运营特征,在始发终到站接发的列车以折返列车为主。为控制车站占地规模,且充分利用城际铁路车站通过能力,亟需研究不同折返方式下的城际铁路车站通过能力利用情况。将列车在站办理的各项作业抽象为“走行”和“停留”2类,将一组连续的“走行—停留—走行”过程抽象为一个“作业序列”,采用“作业序列”这一概念对列车站前折返或站后折返作业过程进行描述。基于车站通过能力计算的图解法原理,构建城际铁路车站通过能力利用分析模型,对车站作业计划进行压缩,模型求得的最优解表示当前数量列车作业占用车站设备时间最小的方案,将求得的最小占用时间与实际运营时间作比较计算车站通过能力利用率。考虑不同折返列车组合和不同车站间隔时间,设计实验识别车站能力瓶颈所在位置。案例分析结果表明,按照现行车站间隔时间标准,当折返列车只采用站前折返方式时,站前折返列车上升至占全部接发列车数量的48.5%时,车站能力瓶颈将由道岔组转移至到发线;当折返列车同时采用站前折返和站后折返方式时,保持折返列车数量不变,站后折返列车上升至占折返列车总数的50%时,车站能力瓶颈将由到发线转移至站后折返线。上述研究结果可为具备折返条件的车站在站场布局、折返设备布置及折返方式选择等方面提供参考依据。

基于改进YOLOv5算法的道路交通参与者实时检测方法

从道路监控图像中快速准确地检测交通参与者对于智能交通系统监管道路目标具有重要意义。为解决传统YOLOv5目标检测算法对多种交通参与者目标检测精度低、重叠目标漏检等问题,研究了基于改进YOLOv5算法的道路交通参与者实时检测方法。为增强浅层网络提取图像特征信息能力,采用融合移动翻转瓶颈卷积(FusedMBC)代替原卷积结构,并通过自注意力机制学习交通参与者的纹理特征;为加强主干网络感知图像空间特征信息的能力,引入坐标注意力机制(CA),使主干网络更加关注图像中交通参与者的语义特征;为使普通卷积拥有感知构造能力,以增强激活空间的灵敏度,采用漏斗激活函数(FReLU)作为卷积层的激活函数,并能够使特征向量进行像素级建模;为增强网络对密集目标的空间特征信息提取能力,在特征融合网络中加入坐标注意力机制,通过注意力捕捉密集目标融合后的空间与通道特征信息,让网络精确定位各个目标。通过对车路协同自动驾驶数据集DAIR-V2X的交通参与者图像进行数据增强预处理,构建用于验证模型性能的测试集2000张并进行了算法验证。实验结果表明:①改进后的YOLOv5算法平均检测精度达到82.4%,平均召回率达到95%,平均检测速度达到204帧/s。②相比于原始YOLOv5,其在平均检测精度和平均检测速度分别提高了5.8%和33.3%,证实提出的方法能够实现快速准确地检测交通参与者,有助于提升智能交通系统监管交通参与者的能力。

基于智能网联车的高速公路移动瓶颈实时检测方法

针对基于定点的检测方法无法有效监测移动瓶颈的形成及演变态势问题,研究了1种基于智能网联车的高速公路移动瓶颈实时检测方法。结合智能车轨迹数据特性,提出基于小波分析的轨迹降噪方法。基于轨迹形态与交通状态之间的关系,识别智能车轨迹中体现交通状态突变的关键点。由于同1个时刻路段上存在多个交通拥堵,为确定关键点所属交通波,提出基于交通波时空分布特性的关键点分类算法。基于关键点计算交通波波速并估算排队长度,以对识别的移动瓶颈进行评价。基于SUMO仿真平台,以沪嘉高速为对象,对各种智能车占比下移动瓶颈位置和传播速度的检测效果以及排队延误情况开展了试验。结果表明:当高速路上智能车渗透率小于10%,轨迹降噪所带来交通波波速估计精度平均提升20%;当渗透率超过3%,对移动瓶颈传播速度的估计误差在0.42 m/s以下;当渗透率达到7%,移动瓶颈位置估计偏差大多在10 m以内,不超过25 m。本文方法可以实时地检测高速路上随机突发的移动瓶颈并评价其严重程度。

提高高速公路通行效率的可变限速控制策略

为减少高速公路常发瓶颈区域车辆行驶延误,针对提高瓶颈区域通行效率的可变限速控制策略与控制效果进行了研究。阐述了瓶颈通行能力下降现象与通行效率的关系,提出防止瓶颈区域通行能力下降的可变限速控制策略,讨论了不同瓶颈类型的可变限速控制方法与理论效果。以入口匝道交通瓶颈为例,对可变限速控制策略的效果进行仿真分析,结果表明该策略减少了车辆总通行时间25.5%,减少车辆总行驶延误56.1%,有效提升了高速公路常发瓶颈区域通行效率。

高速公路瓶颈区域可变限速控制方法

高速公路交通流处于高峰时,公路主线路段可能出现拥挤的瓶颈路段,导致车辆运行时间增加,路段运行效率降低等问题.本文从高速公路瓶颈区域路段交通流运行的时空特征出发,对现有的Papageorgiou模型进行扩展并考虑速度控制因素,使其适用于可变限速控制环境下的真实交通流运行状态,提出了适用于高速公路瓶颈区域的可变限速控制条件的改进模型,以控制周期内总通行量最大和车辆总行程时间最小为目标,建立高速公路主线可变限速控制优化模型.仿真结果表明,相对于固定限速控制,本文提出的可变限速控制方法可降低总行程时间7.45%,提高平均速度8.78%,表明该可变限速控制模型能在一定程度上缓解高速公路瓶颈区域的拥堵问题.

瓶颈处停车换乘logit随机均衡选择模型

考虑从生活区到工作区有三种交通方式可供选择的情形:一是全程驾车,二是地铁直达,三是在瓶颈处停车再换乘地铁到达目的地.以瓶颈模型为基础,建立了基于logit随机均衡的交通方式选择模型.研究结果表明,设置恰当的地铁票价和停车收费水平,可以实现系统的净收益极大,此外,也存在一种地铁票价策略使地铁的收益最大,但票价水平高于系统净收益极大时的票价水平.算例结果支持了模型分析结论.

公交网络中基于弹性需求和能力限制条件下的SUE配流模型及算法(Ⅰ)

介绍了公交网络的表示方法及有关基本概念 ,并建立了适合公共交通分析的公交阻抗函数 ,最后提出了公交网络中具有弹性需求和能力限制条件下的随机用户平衡配流模型 .设计了模型的求解算法并给出了算例 .

考虑异质出行者的随机瓶颈模型

研究早高峰期内通勤者由生活区开车通过高速公路到达工作区的交通行为.假设出行者是异质的,其时间价值(VOT)按照递增的顺序排列,并假设高速公路上瓶颈的通行能力在某一区间内随机变化,基于经典瓶颈模型对出行者的均衡出发时间选择行为进行解析求解,给出了模型的均衡性质和个人出行总成本.结果显示,随着瓶颈通行能力随机性的增大,出行者的期望等价出行时间和高峰期长度增加.当瓶颈通行能力的随机性降低时,个体均衡出行成本下降,时间价值越大的出行者,其成本降低的收益越大.算例结果验证了理论分析结论.

城市快速路瓶颈区域控制策略研究

中国的城市快速路与发达国家相比有着截然不同的特征.中国城市快速路匝道出入口之间距离相对较短,且城市快速路匝道出口经常与城市道路交叉口相连,因此在欧美成功应用的快速路匝道控制方案不一定适用于中国.本文详细描述了如何在仿真中设置模型参数,使得城市快速路交通流特性仿真结果与实际测量值具有较高的匹配精度.在具体阐述自适应与协同信号控制策略的基础之上,给出了各种方案在匝道入口、出口辅路和出口下游交叉口的具体部署方案.最终仿真结果表明,自适应和协同控制策略能够提高瓶颈区域道路通行能力8%-9%,有效地缓解城市快速路交通拥堵.

基于强化学习的汇流瓶颈区可变限速策略研究

为提高高速公路汇流瓶颈区的通行效率,本文结合强化学习无需建立模型,具有智能学习的特点,对瓶颈区的可变限速策略进行了优化,首次提出了基于Q学习算法的可变限速控制策略.策略以最大化系统总流出车辆数为目标,通过遍历交通流状态集合,尝试不同限速值序列进行自适应学习.以真实路段交通流数据搭建了元胞传输模型仿真平台,通过将其与无控制和基于反馈控制的可变限速策略进行对比,对Q学习策略的控制效果进行评价.通行时间的降低和交通参数的变化表明,强化学习控制策略在提高汇流瓶颈区通行效率和改善交通流运行状况方面具有优越性.

基于信息瓶颈方法的出租车空载聚集区聚类算法

在交通物联网中,出租车以其方便、快捷的特性扮演着重要角色.但是,出租车服务的动态、随机和异步并发的特性使得其难以采用微分、差分等数学方法描述.其中,出租车空载问题是公认的智能交通的最大难题之一.提出在GPS数据的基础上,基于信息瓶颈方法来聚类城市内出租车的空载聚集区域,从而指导空载车辆规避这些区域,以此达到提高出租车载客率的效果.出租车空载聚集区聚类算法将出租车视为原变量,GPS数据视为相关变量.目标是寻求压缩变量,在尽可能压缩出租车簇的个数的同时,最大化保留空载聚集区域的相关信息.在某城市出租车的真实GPS数据集上的相关实验表明,算法可以准确识别空载聚集区.

城市公交网络运行演化分析与瓶颈甄别

传统公交网络运行速度优化多基于人工调查开展,存在成本大、周期长、不精确、覆盖线路及区域有限等问题。该文基于深圳公交GPS数据和地图匹配算法,分析典型区域公交网络的运行态势,并采用渗流理论基本原理识别网络中的关键瓶颈路段。研究发现关键瓶颈路段与常规意义上的最拥堵路段并不一致,关键瓶颈路段上的车辆行驶速度对整个公交网络的运行效率影响非常大,优化关键瓶颈路段上的车辆行驶速度,可明显提高公交网络连通性及整个公交网络的运行效率,可作为改善公交网络运行效率的一个高效、低成本方法。

不同条件下出行方式平衡模型及特性分析

运用交通瓶颈模型的思想,分别对共用线路与平行线路条件下的出行方式分布进行分析。分析考虑到两个方面,一是公交方式输送能力的限制,提出了拥挤风险费用;二是私人小汽车与公交方式的相互干扰,使模型更加符合实际情况。通过寻找出行者选择不同交通方式的成本平衡点,得到不同情况下的需求分布。其次,对两种不同条件下的排队等待时间与拥挤风险费用的特性进行分析。最后,给出一个简单的算例。

基于公交瓶颈的出行方式平衡模型

运用瓶颈模型的思想,对公共交通与私人小汽车并存的交通系统的出行分布进行分析与扩展。扩展包括两个方面,一是考虑公共交通输送能力的限制,提出了拥挤风险费用;二是考虑到私人小汽车与公共交通方式的相互干扰,使模型更加符合实际情况。通过寻找出行者选择不同交通方式的成本平衡点,得到不同情况下的需求分布。最后,给出一个简单的算例。

冰雪条件下快速路汇流区可变限速控制

首先,对正常天气和冰雪天气下的城市快速路交通流进行视频拍摄和人工调查,得出城市快速路入口匝道瓶颈区域在两种天气下的交通流运行特征变化的关键值。然后,提出一种基于Q学习算法的可变限速控制策略,并利用改进后的元胞传输模型对冰雪条件下该可变限速控制策略进行了仿真,最后得出冰雪天气条件下的车辆控制效果。仿真结果表明:除雪条件下的城市快速路汇流区路段采用本文控制策略后,车流在高峰期间的通行效率提高了16.16%,且有效地避免了严重堵塞。

列车到发不确定的客站咽喉利用与股道分配

研究了列车到发时刻不确定条件下的铁路客站咽喉利用优化与股道分配问题.首先,建立了基于不确定列车运行图的咽喉利用与股道分配优化模型,模型考虑股道占用时间与均衡使用性,满足列车、咽喉、股道三者的耦合关系.然后分析并统计了不确定列车运行图的列车到、发站时刻的均值与方差,通过函数模拟的形式抽离出列车时刻表.此外,考虑到问题的NP-hard性,设计了基于模拟退火算法的启发式算法.最后,以宝鸡车站一个阶段计划内的咽喉利用与股道分配问题为实例进行了仿真验算.

大型舰船物资转运瓶颈解析计算及分段优化方法

大型舰船物资转运属于复杂的物流过程,针对转运时间与路线、通道要素、转运设备参数互为优化约束条件的特点,建立一种基于运筹学的复杂转运路线瓶颈早期解析计算方法,在按一定原则将复杂转运路线分段后,计算分析转运路线中各分段的流量及转运时间,确定转运路线中的瓶颈环节,并对瓶颈所在分段的通道及设备进行调整,同时依据流量均衡原理对全路线各分段进行优化。该方法能够在大型舰船设计初期,针对同时在多条复杂路线进行的物资转运的情况,经过相对简单的计算和列表分析后,判断出转运瓶颈,同时还可对物资转运系统中的主要组成部分包括转运路线、通道要素、设备性能指标等的合理性进行有效分析和调整,形成较为优化的物资转运方案,减少以往进行仿真计算的时间和工作量,避免在设计后期因转运设计不合理带来总布置和设备的较大修改。

基于节能减排的高速公路瓶颈处拥挤车流控制技术研究

针对高速公路施工段、收费站等通行能力瓶颈路段等时常出现的车辆拥挤缓行、频繁停行、燃油急剧增加的问题,在充分调查交通拥挤缓行时车流特征的基础上,结合交通控制、感应检测等技术,建立了基于节能减排的交通拥挤缓行车流控制系统。实例分析表明:该控制系统在不增加车辆通过时间的前提下,大幅减少了车辆的起停次数,降低了燃油消耗。

瓶颈通行权交易制度的研究进展

瓶颈通行权交易制度(TBP)研究在国外已积累大量成果,但是在中国的研究较少。首先回顾TBP产生的背景并阐述其定义。在此基础上,分别从路网结构、出行者到达瓶颈的不确定性、不同条件下交易市场机制的设计以及交通控制应用等方面总结TBP的相关理论研究成果。最后,从TBP的理论特性验证方法、应用领域,以及其与宏观基本图(MFD)的结合前景等方面对本领域未来研究方向进行分析。